• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권2호
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• pp.207-217
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• 2018

In past years, numerous problems have vexed engineers with regard to buckling, corrosion, bending, and overloading in damaged steel structures. This article sets out to investigate the possible effects of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and steel plates for retrofitting deficient steel square hollow section (SHS) columns. The effects of axial loading, stiffness, axial displacement, the position and shape of deficient region on the length of steel SHS columns, and slenderness ratio are examined through a detailed parametric study. A total of 14 specimens was tested for failure under axial compression in a laboratory and simulated using finite element (FE) analysis based on a numerical approach. The results indicate that the application of CFRP sheets and steel plates also caused a reduction in stress in the damaged region and prevented or retarded local deformation around the deficiency. The findings showed that a deficiency leads to reduced load-carrying capacity of steel SHS columns and the retrofitting method is responsible for the increase in the load-bearing capacity of the steel columns. Finally, this research showed that the CFRP performed better than steel plates in compensating the axial force caused by the cross-section reduction due to the problems associated with the use of steel plates, such as in welding, increased weight, thermal stress around the welding location, and the possibility of creating another deficiency by welding.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권1호
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• pp.113-129
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• 2019

A four-variable shear deformation refined plate theory has been proposed for dynamic characteristics of smart plates made of porous magneto-electro-elastic functionally graded (MEE-FG) materials with various boundary conditions by using an analytical method. Magneto-electro-elastic properties of FGM plate are supposed to vary through the thickness direction and are estimated through the modified power-law rule in which the porosities with even and uneven type are approximated. Pores possibly occur inside functionally graded materials (FGMs) due the result of technical problems that lead to creation of micro-voids in these materials. The variation of pores along the thickness direction influences the mechanical properties. The governing differential equations and boundary conditions of embedded porous FGM plate under magneto-electrical field are derived through Hamilton's principle based on a four-variable tangential-exponential refined theory which avoids the use of shear correction factors. An analytical solution procedure is used to achieve the natural frequencies of embedded porous FG plate supposed to magneto-electrical field with various boundary condition. A parametric study is led to carry out the effects of material graduation exponent, coefficient of porosity, magnetic potential, electric voltage, elastic foundation parameters, various boundary conditions and plate side-to-thickness ratio on natural frequencies of the porous MEE-FG plate. It is concluded that these parameters play significant roles on the dynamic behavior of porous MEE-FG plates. Presented numerical results can serve as benchmarks for future analyses of MEE-FG plates with porosity phases.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권4호
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• pp.409-420
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• 2017

This paper theoretically studies the cyclic behavior of hybrid connections between steel coupling beams and concrete shear walls with embedded steel columns. Finite element models of connections with long and short embedded steel columns are built in ABAQUS and validated against the test results in the companion paper. Parametric studies are carried out using the validated FE model to determine the key influencing factors on the load-bearing capacity of connections. A close-form solution of the load-bearing capacity of connections is proposed by considering the contributions from the compressive strength of concrete at the interface between the embedded beam and concrete, shear yielding of column web in the tensile region, and shear capacity of column web and concrete in joint zone. The results show that the bond slip between embedded steel members and concrete should be considered which can be simulated by defining contact boundary conditions. It is found that the loadbearing capacity of connections strongly depends on the section height, flange width and web thickness of the embedded column. The accuracy of the proposed calculation method is validated against test results and also verified against FE results (with differences within 10%). It is recommended that embedded steel columns should be placed along the entire height of shear walls to facilitate construction and enhance the ductility. The thickness and section height of embedded columns should be increased to enhance the load-bearing capacity of connections. The stirrups in the joint zone should be strengthened and embedded columns with very small section height should be avoided.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.231-253
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• 2021

Pure bending loading conditions are not frequently occurred in practical engineering, but the flexural researches are important since it's the basis of mechanical property researches under complex loading. Hence, the objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled rectangular steel tube (CFRT) through combined experimental and numerical studies. Flexural tests were conducted to investigate the mechanical performance of CFRT under bending. The load vs. deflection curves during the loading process was analyzed in detail. All the specimens behaved in a very ductile manner. Besides, based on the experimental result, the composite action between the steel tube and core concrete was studies and examined. Furthermore, the feasibility and accuracy of the numerical method was verified by comparing the computed results with experimental observations. The full curves analysis on the moment vs. curvature curves was further conducted, where the development of the stress and strain redistribution in the steel tube and core concrete was clarified comprehensively. It should be noted that there existed bond slip between the core concrete and steel tube during the loading process. And then, an extensive parametric study, including the steel strength, concrete strength, steel ratio and aspect ratio, was performed. Finally, design formula to calculate the ultimate moment and flexural stiffness of CFRTs were presented. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Additionally, the difference between the experimental/FE and predicted results using the related design codes were illustrated.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.55-63
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• 2019

공학문제에서 많은 확률 변수들은 상관성을 가지고 있고, 입력변수의 상관성은 기계시스템의 통계적 성능 분석 결과에 큰 영향을 미친다. 하지만, 상관 변수들은 결합분포함수를 모델링하기 어렵다는 이유로 종종 독립변수로 취급되거나 특정한 모수적 모델로 표현되는 경우가 많으며, 특히 데이터가 적은 경우 결합분포함수를 정확히 모델링하는데 더 큰 어려움이 있다. 본 연구에서 개발된 경계데이터를 이용한 다변량 커널밀도추정은 비선형성을 갖는 다양한 형태의 다변량 확률 분포 추정을 위해 개발되었다. 다변량 커널밀도추정은 주어진 데이터와 균등분포함수의 파라미터의 신뢰구간으로부터 생성된 경계데이터를 결합하여 데이터의 질과 수에 덜 민감하다. 따라서 제안된 방법은 보수적인 통계모델링과 신뢰성 해석 결과를 도출할 수 있으며, 통계시뮬레이션과 공학예제를 통해 그 성능을 검증하였다.

• 응용통계연구
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• 제34권3호
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• pp.439-447
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• 2021

범지구적 이상기후의 잦은 출현으로 기상 변화에 대한 관련 연구가 활발히 진행되고 있지만, 장기간 축적된 기상자료를 이용한 경향성 분석 연구는 부족하였다. 본 연구에서는 비모수적 분석방법을 이용해 40년간 종관기상관측장비(ASOS)로 부터 축적된 기온 시계열 자료의 경향성을 분석하였다. 남한지역의 연평균 기온과 계절별 평균기온 시계열 자료에 대한 Mann-Kendall 검정 결과 상승 경향성이 존재하는 것으로 나타났다. 또한 Pettitt 검정을 적용해 탐색된 변동점을 전후로 경향성의 정도를 파악할 수 있는 Sen's slope를 계산한 결과, 변동점 이후의 최근 자료에서 기온의 상승 경향성이 더욱 큰 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.19-24
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• 2021

본 논문에서는 배관의 ISO 도면 교환파일을 이용하여 AR/VR모델을 실시간으로 생성하는 방법을 소개한다. 도면 교환 파일 중에서 산업 표준으로 활용되는 IDF 파일을 분석했으며, 속성 정보의 추출과 함께 형상을 파라메트릭한 방법으로 정의하는 방법을 사용하였다. 이 방법을 통해서 파일 크기가 작은 도면 교환 파일을 사용함으로써 원거리 데이터 교환이 용이하면서도 형상과 속성을 모두 전달할 수 있는 효과를 가질 수가 있다. 이 과정에서 본 논문에서는 배관과 컴포넌트의 형상을 템플릿 형태로 정의해 놓았으며, 이를 통해 배관의 도면 교환 파일로부터 실시간으로 배관 형상을 생성함과 동시에 설계 정보와 함께 AR/VR모델로 가시화가 됨을 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권1호
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• pp.95-107
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• 2021

In this work, the dynamic response of functionally graded beams on variable elastic foundations is studied using a novel higher-order shear deformation theory (HSDT). Unlike the conventional HSDT, the present one has a new displacement field which introduces undetermined integral variables. The FG beams were assumed to be supported on Winkler-Pasternak type foundations in which the Winkler modulus is supposed to be variable in the length of the beam. The variable rigidity of the elastic foundation is assumed to be linear, parabolic and sinusoidal along the length of the beam. The material properties of the FG porous beam vary according to a power law distribution in terms of the volume fraction of the constituents. The equations of motion are determined using the virtual working principle. For the analytical solution, Navier method is used to solve the governing equations for simply supported porous FG beams. Numerical results of the present theory for the free vibration of FG beams resting on elastic foundations are presented and compared to existing solutions in the literature. A parametric study will be detailed to investigate the effects of several parameters such as gradient index, thickness ratio, porosity factor and foundation parameters on the frequency response of porous FG beams.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.199-204
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• 2021

본 논문에서는 정전기 흡착패드를 구성하는 곡면형 전극의 기하학적 엄밀성을 고려하기 위해 정전기 문제에 대하여 CAD에서 사용하는 NURBS 기저함수를 직접 사용하는 아이소-지오메트릭 해석 기법을 도입하였다. 정전기 흡착력을 곡선 접촉면에서 구하는데 법선 벡터의 영향이 크므로 엄밀한 기하형상을 고려하는 아이소-지오메트릭 해석이 강점을 갖는다. 수치 예제를 통해 곡면과 평면에서 반복 구조의 유무에 따른 파라메터 연구를 수행하여 곡면형 전극의 흡착력이 좋은 성능을 가짐을 보였다. 정전기 흡착력의 성분을 분석하였을 때 정전기 흡착력의 차이는 법선 성분 전기장의 증가로 인한 것으로 파악되었다. 결론적으로 곡면형 전극에서도 전극 사이 거리가 가까워지는 아래로 볼록인 경우가 가장 성능이 좋고, 위로 볼록인 경우에는 성능이 가장 낮음을 보였다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.113-129
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• 2022

건축물의 친환경성에 대한 심도 있는 검토는 건축물의 LCC를 비롯하여 다양한 가치판단에 직결된다. 그러나 전통적 설계방식은 친환경성이 최적화된 건축물 대안을 제시하는 데 한계를 지닌다. 따라서 본 연구는 건축계획 단계에서 기후, 도시와 같은 미시적 측면의 지역조건을 계획에 반영하여 친환경성이 최적화된 건축물 대안을 도출할 수 있는 의사결정 보조도구를 제시하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해 정부기관인 국토정보플랫폼에서 제공하는 수치지형도의 등고선, 건물, 도로 정보를 기반으로 건축대지 인근 지역의 3차원 모델링 작성 및 태양환경 분석을 수행할 수 있는 알고리즘을 제작했고, 알고리즘의 유효성을 확인하기 위해 기축 건축물 입면 방향과의 일사량 및 일조시간을 비교하여 최적향 산출 가능 여부를 검토했다. 그 결과, 도출된 최적향이 기축 건축물의 정면향 대비 더 높은 일사량 및 일조시간을 확보할 수 있다는 비교분석 결과가 도출되었으며, 이를 통해 개발 알고리즘이 태양입사 환경관점에서 유효한 입면 방향을 산출할 수 있음이 확인되었다.